JPH07156394A - Ink jet printer head - Google Patents

Ink jet printer head

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JPH07156394A
JPH07156394A JP30766993A JP30766993A JPH07156394A JP H07156394 A JPH07156394 A JP H07156394A JP 30766993 A JP30766993 A JP 30766993A JP 30766993 A JP30766993 A JP 30766993A JP H07156394 A JPH07156394 A JP H07156394A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
pressure chamber
nozzle
chamber
printer head
Prior art date
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Pending
Application number
JP30766993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Yoshida
均 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP30766993A priority Critical patent/JPH07156394A/en
Publication of JPH07156394A publication Critical patent/JPH07156394A/en
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  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an ink jet printer head in which ink can be rapidly supplied from an ink tank to an ink pressure chamber without sucking the air from a nozzle outlet to the chamber. CONSTITUTION:An ink pressure chamber 16 having a piezoelectric element 22 is formed in a printing head body 12, and ink in the chamber 16 is injected to a print sheet through a nozzle 14 and a nozzle outlet 20. Ink in an ink tank 18 is supplied to the chamber 16 through an ink supply passage 24. An electrode 28 is provided on an inner surface of the nozzle 14, and a voltage is applied to the chamber from a power source 32 at the time of supplying ink. Accordingly, ink containing an electric viscous fluid having a dye component such as carbon black, etc., is improved in its viscosity, thereby rapidly supplying the ink to the chamber without sucking the air from the outlet 20.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タヘッドに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet printer head.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のインクジェットプリンタ
ヘッドとしては、図3に示すようなものがある。このイ
ンクジェットプリンタヘッドは、インク圧力室16の周
囲に設けられているピエゾ素子22に電圧を印加して変
形させ、インク圧力室16の体積を小さくすることによ
りインク圧力室16内の圧力を上昇させ、その圧力上昇
を利用してインク圧力室16内のインクを、インク圧力
室16に連通しているノズル14及びノズル出口20を
介して噴射させるものである。その後、ピエゾ素子22
へ印加した電圧を遮断することによりピエゾ素子22の
形状を復帰させると、それに伴ってインク圧力室16の
体積はインク噴射前の体積に戻り、インク圧力室16内
の圧力も減少する。すると、インクタンク18とインク
圧力室16との圧力差によって、インクタンク18内の
インクがインク供給通路24を通ってインク圧力室16
へ供給される。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet printer head of this type is shown in FIG. In this inkjet printer head, a voltage is applied to a piezo element 22 provided around the ink pressure chamber 16 to deform it, and the volume of the ink pressure chamber 16 is reduced to increase the pressure in the ink pressure chamber 16. By utilizing the pressure increase, the ink in the ink pressure chamber 16 is ejected through the nozzle 14 and the nozzle outlet 20 communicating with the ink pressure chamber 16. After that, the piezo element 22
When the shape of the piezo element 22 is restored by cutting off the voltage applied to the ink, the volume of the ink pressure chamber 16 returns to the volume before the ink ejection, and the pressure in the ink pressure chamber 16 also decreases. Then, due to the pressure difference between the ink tank 18 and the ink pressure chamber 16, the ink in the ink tank 18 passes through the ink supply passage 24 and the ink pressure chamber 16
Is supplied to.

【0003】しかし、このインク供給時には、インクタ
ンク18からのインクの供給と同時にノズル出口20か
らインク圧力室16へ空気が引き込まれる。この空気
は、ノズル14内またはインク圧力室16内において気
泡となるため、その後インクを噴射させるためにピエゾ
素子22を変形させてインク圧力室16内の圧力を上昇
させても、その圧力上昇は気泡に吸収されてインクに対
して十分な力が加わらずに噴射できなくなり、その結
果、印字品質が低下していた。上記の問題を緩和するた
めに、インクタンク18からインク圧力室16へインク
を供給する際に、インク供給通路24を拡大してインク
の流動抵抗を減少させるという方法が採用されていた。
However, during this ink supply, air is drawn into the ink pressure chamber 16 from the nozzle outlet 20 at the same time as the ink supply from the ink tank 18. Since this air becomes bubbles in the nozzle 14 or the ink pressure chamber 16, even if the pressure in the ink pressure chamber 16 is increased by deforming the piezo element 22 for ejecting ink after that, the pressure increase does not occur. The ink was not absorbed by the bubbles and could not be ejected without sufficient force being applied to the ink, resulting in poor print quality. In order to alleviate the above problem, a method has been adopted in which, when ink is supplied from the ink tank 18 to the ink pressure chamber 16, the ink supply passage 24 is enlarged to reduce the flow resistance of the ink.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法では、インクの粘性によるインク供給通路2
4の摩擦抵抗のみ考えた場合は有効であるが、実際にイ
ンク流体の連続性を考慮した場合、図3に示す構成にお
いて、インクがインク供給通路24を通して圧力室16
に吸い込まれるためには、インクタンク18を含む上流
のインクが流れなければいけない。そのため、インク供
給通路24の摩擦抵抗が減少しているにもかかわらず、
流体の持つ慣性質量の影響で速やかにインク圧力室16
にインクを供給することができない。これでは、ノズル
出口20からインク圧力室16への空気の引き込みを防
ぐことができなかった。
However, in the above method, the ink supply passage 2 due to the viscosity of the ink is used.
4 is effective when considering only the frictional resistance of No. 4, but when actually considering the continuity of the ink fluid, in the configuration shown in FIG.
In order to be sucked in, the upstream ink including the ink tank 18 must flow. Therefore, although the frictional resistance of the ink supply passage 24 is reduced,
The ink pressure chamber 16 is promptly affected by the inertial mass of the fluid.
Cannot be supplied with ink. This could not prevent the air from being drawn into the ink pressure chamber 16 from the nozzle outlet 20.

【0005】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、インク圧力室内へインクを供給
する際に、ノズル出口からインク圧力室へ空気が引き込
まれることがなく、インクタンクからインクを速やかに
インク圧力室へ供給することのできるインクジェットプ
リンタヘッドを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and when supplying ink into the ink pressure chamber, air is not drawn into the ink pressure chamber from the nozzle outlet, and the ink tank It is an object of the present invention to provide an inkjet printer head that can quickly supply ink to the ink pressure chamber.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインクジェットプリンタヘッドは、インク圧
力室内に供給されたインクを加圧することにより、その
インクを噴射ノズルから噴射するインクジェットプリン
タに用いるインクジェットプリンタヘッドであって、前
記インクは、色素成分を有する電気粘性流体から構成さ
れると共に、前記噴射ノズルまたは前記インク圧力室と
前記噴射ノズルとの連結部近傍に配置された一対の電極
と、前記インク圧力室へのインクの供給動作時に前記電
極に電圧を印加する手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve this object, an ink jet printer head of the present invention is used in an ink jet printer which ejects ink from an ejection nozzle by pressurizing the ink supplied into an ink pressure chamber. In the inkjet printer head, the ink is composed of an electrorheological fluid having a pigment component, and a pair of electrodes arranged in the vicinity of the connection portion between the ejection nozzle or the ink pressure chamber and the ejection nozzle, Means for applying a voltage to the electrodes during the operation of supplying the ink to the ink pressure chambers.

【0007】[0007]

【作用】上記の構成を有する本発明のインクジェットプ
リンタヘッドでは、電気粘性流体から構成された色素成
分を有するインクは、印加電圧の強弱により粘度が変化
したり、ゼリー状になる。電極には、インク圧力室への
インクの供給動作時に電圧が印加されるので、噴射ノズ
ル付近に位置するインクは、粘度が上昇する。従って、
噴射ノズルからインク圧力室へ空気が引き込まれにくく
なり、インクタンクからインクを速やかにインク圧力室
へ供給することができる。
In the ink jet printer head of the present invention having the above-mentioned structure, the ink having the pigment component composed of the electrorheological fluid changes in viscosity depending on the strength of the applied voltage or becomes jelly-like. Since a voltage is applied to the electrodes during the operation of supplying the ink to the ink pressure chamber, the viscosity of the ink located near the ejection nozzle increases. Therefore,
Air is less likely to be drawn into the ink pressure chamber from the ejection nozzle, and ink can be quickly supplied from the ink tank to the ink pressure chamber.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1に示すように、本実施例のインクジェ
ットプリンタヘッド10においては、印字ヘッド本体1
2の内部には、噴射するためのインクを保持するインク
圧力室16が形成されており、そのインク圧力室16の
外側面の一部には電圧を印加することにより変形可能な
ピエゾ素子22が備えられている。また、このインク圧
力室16は、印字ヘッド本体12の表面に設けられたノ
ズル出口20とノズル14を介して連通しており、従っ
てインク圧力室16内のインクは、ノズル14及びノズ
ル出口20を介して図示しない印字用紙へ噴射される。
As shown in FIG. 1, in the ink jet printer head 10 of this embodiment, the print head body 1
An ink pressure chamber 16 that holds the ink to be ejected is formed inside 2, and a piezoelectric element 22 that is deformable by applying a voltage is formed on a part of the outer side surface of the ink pressure chamber 16. It is equipped. Further, the ink pressure chamber 16 communicates with the nozzle outlet 20 provided on the surface of the print head body 12 through the nozzle 14, so that the ink in the ink pressure chamber 16 is discharged from the nozzle 14 and the nozzle outlet 20. It is ejected to a print sheet (not shown) through the.

【0010】さらに、インク圧力室16は、インク供給
通路24を介してインクタンク18と連通しており、イ
ンクタンク18内に蓄えられているインクは、インク供
給通路24を介してインク圧力室16へ供給される。前
記ノズル14の内面には、電極28が設けられ、これに
電源32より高電圧(数百ボルト)を印加し電界をかけ
る。インクとしてはカーボンブラック等の色素成分を有
する電気粘性流体を用いる。ここで、電気粘性流体と
は、電場を加えることにより見かけ上粘度を変化させる
ことの出来るコロイド溶液の総称である。粘性が変化す
る応答速度は1msec以下と非常に速く、また粘度変
化の範囲も数センチポアズからほぼ固体まで及ぶ。
Further, the ink pressure chamber 16 is in communication with the ink tank 18 via the ink supply passage 24, and the ink stored in the ink tank 18 is stored in the ink pressure chamber 16 via the ink supply passage 24. Is supplied to. An electrode 28 is provided on the inner surface of the nozzle 14, and a high voltage (several hundreds of volts) is applied to the electrode 28 to apply an electric field. An electrorheological fluid having a pigment component such as carbon black is used as the ink. Here, the electrorheological fluid is a general term for colloidal solutions whose apparent viscosity can be changed by applying an electric field. The response speed at which the viscosity changes is very fast, 1 msec or less, and the range of viscosity change ranges from several centipoise to almost solid.

【0011】次に、上記の構成を有するインクジェット
プリンタヘッド10のインク噴射及びリフィル時の動作
を図2を用いて説明する。
Next, the operation of the ink jet printer head 10 having the above-described structure during ink ejection and refill will be described with reference to FIG.

【0012】まず、図2(a)に示す初期状態におい
て、ピエゾ素子22に図示しない電源装置により駆動パ
ルスを印加すると、図2(b)に示すようにピエゾ素子
22が変形してインク圧力室16の体積が減少する。そ
れに伴ってインク圧力室16内の圧力が上昇するので、
その圧力上昇によってインク圧力室16内のインクは押
し出され、ノズル14を通ってノズル出口20から噴出
され、インク滴26となって図示しない印字用紙上へ到
達する。
First, in the initial state shown in FIG. 2A, when a drive pulse is applied to the piezo element 22 by a power supply device (not shown), the piezo element 22 is deformed as shown in FIG. The volume of 16 is reduced. Since the pressure in the ink pressure chamber 16 rises accordingly,
Due to the pressure increase, the ink in the ink pressure chamber 16 is pushed out, ejected from the nozzle outlet 20 through the nozzle 14, and becomes an ink droplet 26 to reach on a print sheet (not shown).

【0013】次に、ピエゾ素子22に印加された駆動パ
ルスが終了すると同時にノズル14内面に設けられた電
極28に数百ボルトの電圧が印加される。これによりノ
ズル14内のインクに電界が加わり瞬時にインクがゼリ
ー状になる。図2(c)に示すように、ピエゾ素子22
がインクを噴射する前の形状に復帰するために、インク
圧力室16の体積が図2(a)に示す初期状態まで回復
する。それに伴ってインク圧力室16内の圧力が減少す
る。このとき、ノズル14内のインクはゼリー状で流動
抵抗が大きくなっているのでこの減圧によりインク圧力
室16の方へ流動することはない。このため、初期状態
までの回復体積に相当する量のインクはインク供給通路
24を通じてインクタンク18から供給される。これに
よってインク圧力室16内の圧力が回復するので、ノズ
ル14からインクを吸い込むこともなく、さらに、ノズ
ル出口20からの空気の引き込みをも防止できる。
Then, at the same time when the drive pulse applied to the piezo element 22 ends, a voltage of several hundred volts is applied to the electrode 28 provided on the inner surface of the nozzle 14. As a result, an electric field is applied to the ink in the nozzle 14, and the ink instantly becomes jelly-like. As shown in FIG. 2C, the piezo element 22
Returns to the shape before ejecting ink, the volume of the ink pressure chamber 16 is restored to the initial state shown in FIG. Along with this, the pressure in the ink pressure chamber 16 decreases. At this time, since the ink inside the nozzle 14 is jelly-shaped and has a large flow resistance, the ink does not flow toward the ink pressure chamber 16 due to this pressure reduction. Therefore, the amount of ink corresponding to the recovery volume up to the initial state is supplied from the ink tank 18 through the ink supply passage 24. As a result, the pressure in the ink pressure chamber 16 is restored, so that it is possible to prevent the ink from being sucked from the nozzle 14 and also to prevent the air from being drawn from the nozzle outlet 20.

【0014】最後に、図2(d)に示すようにインク圧
力室16内の圧力が回復(ピエゾ素子22がインクを噴
射する前の形状に復帰)すると同時に電極28への電圧
の印加が中止され、インク圧力室16内のインクと同じ
粘性特性に戻り、インク噴射前の初期状態(図2
(a))と同じ状態となる。すなわち、以上説明した図
2(a)乃至(d)に示すサイクルを繰り返すことによ
り、インク圧力室16内に気泡を巻き込むことがなく連
続噴射を実現できる。
Finally, as shown in FIG. 2D, the pressure in the ink pressure chamber 16 is recovered (returned to the shape before the piezo element 22 ejected ink), and at the same time, the voltage application to the electrode 28 is stopped. Then, the ink returns to the same viscosity characteristic as the ink in the ink pressure chamber 16, and the initial state before the ink ejection (see FIG.
The same state as (a)) is obtained. That is, by repeating the cycle shown in FIGS. 2A to 2D described above, continuous ejection can be realized without entraining bubbles in the ink pressure chamber 16.

【0015】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、その旨を逸脱しない範囲において種々の
変更は可能である。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope.

【0016】例えば上述した実施例では電極28をノズ
ル14内に設けたが、インク圧力室16とノズル14と
の連結部近傍に設けても上述した実施例と同じ効果が得
られる。
For example, although the electrode 28 is provided in the nozzle 14 in the above-described embodiment, the same effect as that in the above-described embodiment can be obtained even if the electrode 28 is provided in the vicinity of the connecting portion between the ink pressure chamber 16 and the nozzle 14.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインクジェットプリンタヘッドによれば、ノズル
内に電極が設けられ、インク圧力室内へインクを供給す
る際にその電極に電圧が印加されるようになっている。
そのため、インク圧力室内のインクを噴射した後、速や
かにインク圧力室内へインクを供給することができ、噴
射ノズルからの空気の引き込みを確実に防止することが
できるので、高品質にて印字を行うことができる。
As is apparent from the above description, according to the ink jet printer head of the present invention, the electrode is provided in the nozzle and the voltage is applied to the electrode when the ink is supplied into the ink pressure chamber. It has become so.
Therefore, after ejecting the ink in the ink pressure chamber, the ink can be promptly supplied into the ink pressure chamber, and it is possible to reliably prevent the drawing of the air from the ejection nozzle, so that high quality printing is performed. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を具体化したインクジェットプリンタヘ
ッドの一例の構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an example of an inkjet printer head embodying the present invention.

【図2】本実施例のインクジェットプリンタヘッドのイ
ンク噴射動作を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an ink jetting operation of the inkjet printer head of this embodiment.

【図3】従来のインクジェットプリンタヘッドの構成を
示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional inkjet printer head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 インクジェットプリンタヘッド 14 ノズル 16 インク圧力室 18 インクタンク 22 ピエゾ素子 24 インク供給通路 28 電極 32 電源 10 Inkjet Printer Head 14 Nozzle 16 Ink Pressure Chamber 18 Ink Tank 22 Piezo Element 24 Ink Supply Passage 28 Electrode 32 Power Supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 2/175 B41J 3/04 102 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location B41J 2/175 B41J 3/04 102 Z

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク圧力室内に供給されたインクを加
圧することにより、そのインクを噴射ノズルから噴射す
るインクジェットプリンタに用いるインクジェットプリ
ンタヘッドにおいて、 前記インクは、色素成分を有する電気粘性流体から構成
されると共に、前記噴射ノズルまたは前記インク圧力室
と前記噴射ノズルとの連結部近傍に配置された一対の電
極と、前記インク圧力室へのインクの供給動作時に前記
電極に電圧を印加する手段とを備えたことを特徴とする
インクジェットプリンタヘッド。
1. An inkjet printer head for use in an inkjet printer that ejects ink from an ejection nozzle by pressurizing the ink supplied to the ink pressure chamber, wherein the ink is composed of an electrorheological fluid having a pigment component. In addition, a pair of electrodes arranged in the vicinity of the connecting portion between the ejection nozzle or the ink pressure chamber and the ejection nozzle, and means for applying a voltage to the electrode during the operation of supplying ink to the ink pressure chamber. An inkjet printer head characterized by being provided.
JP30766993A 1993-12-08 1993-12-08 Ink jet printer head Pending JPH07156394A (en)

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JP30766993A JPH07156394A (en) 1993-12-08 1993-12-08 Ink jet printer head

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